Metabolizam UH

Ciklus pentozo-fosfataproces direktne oksidacije glukoze

Drugi nazivi:

Fosfoglukonatni put

Heksozo-monofosfatni ant

Metaboliki put oksidacije i dekarboksilacije edera sa 6 C atoma i nastajanje ribuloza 5-fosfata (5 C atoma)

1

Znaaj-DOBIJANJE NADPH;

Sinteza NADPH za potrebe reduktivnih reakcija biosinteze

(oksidativni ogranak)

-DOBIJANJE, TRANSFORMACIJA I RAZGRADNJA EDERA SA RAZLIITIM BROJEM C ATOMA

sinteza riboza-5-fosfata za potrebe sinteze purinskih i pirimidinskih ribonukleotida (ATP, AMP, GDP,UDP,CDP) i dezoksiribonukleotida nukleinske kiseline (RNA i DNA)

Glavni metaboliki proces kojim se zaobilazi prva faza glikolize

Jetra, mlijena lijezda u laktaciji, titna lijezda, eritrociti, kora nadbubrene lijezde, masno tkivo.

ciklus pentozo fosfata povezan je serijom transketolaza i

transaldolaza s glikolizom to omogudava nezavisno djelovanjeoksidativnog i neoksidativnog ogranka

2

Oksidativna grana-reakcije su ireverzibilne

Glukozo-6-fosfat dehidrogenaza katalizira oksidaciju aldehida C1glukoza-6-fosfata u karboksilnu kiselinu esterskom vezom (lakton). NADP+ slui kao akceptor elektrona.

6-fosfoglukonolaktonaza katalizira hidrolizu esterske veze to rezultira otvaranjem prstena -6-fosfoglukonat.

5

H O

OH

H

OHH

OH

CH2OPO32

H

H

OH H O

OH

H

OHH

OH

CH2OPO32

HO

23

4

5

6

1

1

6

5

4

3 2

C

HC

CH

HC

HC

CH2OPO32

O O

OH

HO

OH

OH

NADPH + H+

NADP+ H2O H

+

1

2

3

4

5

6

Glucose-6-phosphate Dehydrogenase

6-Phospho- glucono-lactonase

glucose-6-phosphate 6-phoshogluconolactone 6-phosphogluconate

Fosfoglukonat dehidrogenaza katalizira oksidativnu dekarboksilaciju

6-fosfoglukonatribuloza-5-fosfat (5-C atoma ketoza)

Gubitak karboksilne grupe na C1 u obliku CO2.

NADP+ slui kao oksidant.

6

C

HC

CH

HC

HC

CH2OPO32

O O

OH

HO

OH

OH

1

2

3

4

5

6

CH2OH

C

HC

HC

CH2OPO32

OH

OH

1

2

3

4

5

O

NADP+ NADPH + H

+

CO2

Phosphogluconate Dehydrogenase

6-phosphogluconate ribulose-5-phosphate

Razlika izmeu NADH2/ NADPH:

NADPH, produkt sinteze pentozo fosfata slui kao reducens uanabolikim (sintetskim) putevima pr. sinteza masnih kiselina

NAD+ slui kao akceptor elektrona u katabolikim putevima, u kojima su oksidirani metaboliti. NADH se reoksidira u respiratornom lancu, pri emu nastaje ATP tj. dobija se energija.

7

NAD+ i NADP+ se razlikuju u prisustvu vika fosfata na adenozin ribozi NADP+ .

Mala je razlika u redoks aktivnosti, ali je prepoznata kao mjesto vezivanja supstrata na enzimu

To je mehanizam za separaciju katabolikih isintetskih puteva.

8

H

CNH2

O

CH2

H

N

H

OH OH

H H

OOP

O

HH

OH OH

H H

OCH2

N

N

N

NH2

OP

O

O

O

+

NO

nicotinamide

adenine

esterified to Pi in NADP

+

Nicotinamide

Adenine

Dinucleotide

Regulacija

Ukljuivanje glukoza -6-fosfata u pentozo-fosfatni ant zavisi od koncentracije NADPH u stanici.

NADPH je inhibitor G-6-fosfat dehidrogenaze

Poto se NADPH koristi u putevima redukcijske sinteze povedana koncentracija NADP+ stimulisade pentozo fosfatni put da nadoknadi NADPH.

Neoksidativna faza:

Prevodi ribuloza-5-P u:

-5-C atoma produkt ribozu-5-P, ili

3-C atoma produkt glicerolaldehid-3-P i 6-C atoma produktfruktoza-6-P.

Dodatni enzimi ukljuuju izomerazu,epimerazu,transketolazu i transaldolazu.

9

Epimeraza

ribuloza-5-P

ksiluloza-5-P.

Izomeraza

ribuloza-5-P (ketoza)

riboza-5-P (aldoza)

Obe reakcije su reverzibilne.

10

C

C

C

CH2OPO32

O

OHH

OHH

CH2OH

C

C

C

CH2OPO32

O

HHO

OHH

CH2OH

C

C

C

CH2OPO32

OH

OHH

OHH

HC O

H

ribulose-5- phosphate

xylulose-5- phosphate

ribose-5- phosphate

Epimerase

Isomerase

Neoksidativni dio puta pentoza fosfata-reakcije su reverzibilneOSNOVNA PRAVILA

TK - transketolaza prenosi skupinu C2TA - transaldolaza prenosi skupinu C3

Transketolaza i transaldolaza kataliziraju transfer 2-C ili 3-C molekularnih ostataka od ketoze kao donora prema aldozi kao akceptoru.

Transketolaza prenosi aldolni ostatak (glikolaldehid) 2-C,

Transaldolaza prenosi ketolni ostatak (dihidroksiaceton) 3-C .

11

Transketolaza prenosi 2-C fragment od riboza-5-P na ksiluloza-5-P

Transketolaza-Mg2+, tiamin pirofosfat (TPP), derivat vitamina B1.

13

C

C

C

CH2OPO32

O

HHO

OHH

CH2OH

C

C

C

CH2OPO32

OH

OHH

OHH

HC O

H C

C

C

CH2OPO32

OH

OHH

OHH

C H

H

HC

C

CH2OPO32

O

OHH

C

CH2OH

O

HO

+ +

xylulose- ribose- glyceraldehyde- sedoheptulose- 5-phosphate 5-phosphate 3-phosphate 7-phosphate

Transketolase

Transaldolaza katalizira prenos 3-C fragment dihidroksiacetonskog ostatka od sedoheptuloze-7-fosfata na glicerolaldehid-3-fosfat.

14

CH2OH

C

CH

HC

HC

HC

H2C

OH

OH

OPO32

OH

HO

O

HC

HC

HC

H2C

O

OH

OPO32

OH

HC

HC

H2C

O

OPO32

OH

H2C

C

CH

HC

HC

H2C

OH

OPO32

OH

OH

HO

O

sedoheptulose- glyceraldehyde- erythrose- fructose- 7-phosphate 3-phosphate 4-phosphate 6-phosphate

Transaldolase

+ +

Predstavljeno je ukljuenje 3 molekule ribuloze-5-fosfata ureakcijama pentozo-fosfatnog anta pri emu se 5-C ederi se prevode u 3-C i 6-Cedere.

IS = Isomeraza

EP = Epimeraza

TK = Transketolaza

TA = Transaldolaza

15

(3) ribulose-5-P

ribose-5-P (2) xylulose-5-P

glyceraldehyde-3-P

sedoheptulose 7 P

fructose-6- P

erythrose-4-P

fructose-6-P

glyceraldehyde-3-P

IS EP

TK

TK

TA

Ribuloza-5-P moe se prevesti u riboza-5-fosfat, supstrat za sintezu nukleotida i nukleinskih kiselina.

Put proizvodi neto NADPH.

16

Zavisno od potreba stanice za riboza-5-fosfatom, NADPH, i ATP,pentozo- fosfatni put moe idi u razliitim pravcima.

Tri glavna scenarija su:

1.

2 NADP+ 2 NADPH + CO2

glucose-6-P ribulose-5-P ribose-5-P

Pentose Phosphate Pathway producing

NADPH and ribose-5-phosphate

Glicerolaldehid-3-P i fruktoza-6-P se moe prevesti u glukoza-6-Pza ponovni ulazak u pentozo fosfatni put, to maksimalno povisuje produkciju NADPH.

17



fructose-6-P, &

glyceraldehyde-3-P


maximum NADPH

2.

Glicerolaldehid-3-P i fruktoza-6-P, nastali od 5-C eder fosfata, mogu udi u glikolizu za sintezu ATP.

Nastaje i NADPH.

18



fructose-6-P, &

glyceraldehyde-3-P

to Glycolysis

for production of ATP


NADPH and ATP

3.

Riboza-1-fosfat generiran katabolizmom nukleozida ulazi u glikolizu tako to se predhodno prevede u riboza-5-fosfat.

Pentoza fosfatni ant slui kao ulaz u glikolizu za 5- i 6-C atoma edere.

19



fructose-6-P, &

glyceraldehyde-3-P

to Glycolysis

for production of ATP


NADPH and ATP

Znaaj NADPH

Biosinteza masnih kiselina (za redukciju dvostrukih veza)

Redukciju tetrahidrofolne kiseline (THF)-aktivni oblik folne kiseline

Biosinteza holesterola i steroidnih hormona

Biosinteza neurotransmitera i nukleotida

Prevoenje retinala u retinol (proces vida)

Reakcije detoksikacije

Redukcija oksidiranog glutationa (odravanje normalne koliine redukovanog glutationa)

Aktivnost methemoglobin reduktaze (methemoglobinhemoglobin tj. Fe3+ Fe2+

Citohrom P450 monooksigenaze (hidroksilacija lijekova, alkohola, aromatskih jedinjenja, steroida)

20

Glutation je tripeptid. Funkcionalna grupa je SH-cistein.

Jedna od uloga glutationa je degradacija hidroperoksida koji nastajespontano u okolini bogatoj kiseonikom u eritrocitima.

Hidroperoksidi mogu reagovati sa dvostrukim vezama masnih kiselinau staninoj membrani to dovodi do povedane propustljivostimembrane.

NADPH2 je potreban za rad glutation reduktaze koja prevodioksidisani glutation u redukovani.

21

H3N+

HC CH2 CH2

COO

C

O

NH

CH

CH2

SH

C

O

NH

CH2 COO

-glutamyl-cysteinyl-glycine

Glutathione

Glutation peroksidaza u prisustvu redukovanog glutationa razlaevodik peroksid na molekul vode i oksidisani glutation.

Glutation peroksidaza koristi oligoelement selen kao funkcionalnugrupu.

Primarna struktura ukljuuje analog cisteina, selenocistein pri emuje Se zamijenio S.

22

Favizam

Genetski deficit glukoza-6-P dehidrogenaze vodi hemolitikoj anemiji zbog neadekvatnog sadraja [NADPH] unutar eritrocita.

Neadekvatan je ciklus pentozo-fosfata u eritrocitima i kapacitet odbrane od oksidativnog otedenja je smanjen.

Ishrana sa bobom (grahom) koji sadri oksidirajuda sredstva, konzumacija aspirina, sulfonamida stimuliraju produkciju H2O2 i dolazi do lize membrane eritrocita

Efekti parcijalnog deficita glukoza-6-P dehidrogenaze su pojaani djelovanjem supstanci koje vode povedanoj sintezi peroksida (pr.., antimalarik primakin).

23

Regulacija ciklusa pentozo-fosfataNADPH negativna povratna sprega (-) G6PD

Inzulin indukuje (+) G6PD

24

Metabolizam heksoza

25

Fruktoza

Ketoheksoza

Unosi se kao saharoza, a slobodna u vodu. Iz tankog crijeva portalnim krvotokom u masno tkivo, miide i jetru gdje se moe prevesti u glukozu.

Razliit metabolizam fruktoze u jetri i miidu.

FRUKTOZA- Metabolizam u miiima(Anaerobna glikoliza)

velika koliina heksokinaze

O

HO

HOCH2

H

OH H

CH2OH

OHH

ATP ADP

O

HO

POCH2

H

OH H

CH2OH

OHHHexokinase

-D-Fructose

Glycolysis

Fructose-6-P

26

Heksokinaza prevodi fruktozu u fruktoza- 6 fosfatVisok Km za fruktozu.

Fruktoza-Metabolizam fruktoze u jetri (malo heksokinaze)

O

HO

HOCH2

H

OH H

CH2OH

OHH

ATP ADPO

HO

HOCH2

H

OH H

CH2OP

OHHFructokinase

-D-Fructose

(Committed Step)

Fructose-1-P27

Heksokinaza je zamijenjena je sa glukokinazom specifinom zaglukozuFruktokinaza (odreuje brzinu metabolizma fruktoze) katalizirafosforilaciju fruktoze na C1 uz utroak ATP nastaje fruktoza-1-fosfat.

CH2OP

C

C

C

C

CH2OH

O

HHO

OHH

H OH

Glycolysis

CHO

CHOH

CH2OH

Glyceraldehyde

O

HO

HOCH2

H

OH H

CH2OP

OHH

DHAP

CH2OP

C

CH2OH

O

Fructose-1-P

Fructose-1-P Aldolase28

-tip B aldolaze (fruktoza-1-fosfat aldolaza) u jetri cijepa F-1-P udihidroksiacetonfosfat i glicerolaldehid-dihidroksiacetonfosfat direktno u glikolizu

fruktozo-1-fosfat aldolaza

Glicerolaldehid moe biti:

1. fosforilisan (glicerolaldehid kinaza) nastajeglicerolaldehidfosfat.2. prevodi se u dihidroksiaceton fosfat, a zatim u glikolizu

29

GLIKOLIZA

Pag

e 6

19

30

SINTEZA FRUKTOZE IZ GLUKOZE

- Glukoza se reducira u sorbitol djelovanjem aldoza reduktaze

- Sorbitol se reoksidira na djelovanjem sorbitol dehidrogenaze i nastaje fruktoza

- Fruktoza sintetizirana iz glukoze je energetski izvor za spermatozoide

31

Manoza

U hrani u ogranienim koliinama (polisaharidi, glikoproteini)

Resorpcija aktivnim transportom

Heksokinaza katalizira nastajanje manoza-6-fosfata

Fosfomanoza izomeraza katalizira nastajanje fruktozo-6-fosfata

Isti mehanizam kao fosfoglukoizomeraza

32

OCH2OH

HH

OHOH

H

HO

H

H

OH

ATP ADP

O

CH2OP

HH

OHOH

H

HO

H

H

OH

-D-Mannose

Hexokinase

Mannose-6-P

fosforilacija manoze

33

izomeracija manoza-6-P

O

CH2OP

HH

OHOH

H

HO

H

H

OH

O

HO

POCH2

HH

OH H

CH2OH

OHPhosphomannoseIsomerase

Fructose-6-PMannose-6-P

Metabolizam laktoze(mlijeni prizvodi)

34

Glycolysis

O

O

CH2OH

HHO

HOH

H

H

OH

H

O

CH2OH

H

OH

H

H

OH

H

OH

O

CH2OH

HHO

HOH

H

H

OH

OH

H

Lactose

Glucose

-D-Galactose

-Galactosidase

Glikolitiki enzimi su specifini i ne prepoznaju galaktozu

35

O

CH2OH

HHO

HOH

H

H

OH

H

OH

O

CH2OH

HH

HOOH

H

H

OH

H

OH

GlucoseGalactose

Epimerization

Brza pretvorba galaktoze u glukozu u jetri

Fosforilacija galaktoze-metabolizam u jetri

36

O

CH2OH

HOH

HOH

H

H

OH

H

OH

ATP ADP

O

CH2OH

HOH

HOH

H

H

OH

H

OPO3=Galactokinase

Galactose Galactose-1-P

Aktivacija galaktoze

37

O

CH2OH

HOH

HOH

H

H

OH

H

OPO3=

O

CH2OH

HH

OHOH

H

H

OH

H

O P O

O

O

P O

O

O

Uridine

O

CH2OH

HOH

HOH

H

H

OH

H

O P O

O

O

P O

O

O

Uridine

UMP

Galactose-1-P

Galactose-1-PUridylyl Transferase

UDP-Glucose

Glucose-1-P

UDP-Galactose

Glucose-6-P

Phosphoglucomutase

Glycolysis

Epimeracija UDP-galaktoze

38

O

CH2OH

HOH

HOH

H

H

OH

H

O P UMP

O

O

[NAD+]O

CH2OH

HH

OHOH

H

H

OH

H

O P UMP

O

O

UDP-Galactose-4-Epimerase

UDP-GlucoseUDP-Galactose

39

Zato UDP-galaktoza?

Glikoproteini

Glikolipidi

Proteoglikani

Sinteza laktoze

(potrebna UDP-galaktoza)

Tri specifina enzima za hepatocite galaktokinaza,galaktozo 1-P-uridil transferaza i UDP-galaktozo-4-epimeraza prevode galaktozu u glukozu. U krvi nemagalaktoze.

Sinteza glukoza-1-P

40

O

CH2OH

HH

OHOH

H

H

OH

H

O P UMP

O

O

PPi UTP

O

CH2OH

HH

OHOH

H

H

OH

H

O P O

O

O

UDP-GlucosePyrophosphorylase

UDP-Glucose Glucose-1-P

Sinteza glukoza-6-P

O

CH2OH

HH

OHOH

H

H

OH

H

O P O

O

O

O

CH2OPO32

HH

OHOH

H

H

OH

H

OHPhosphoglucomutase

Glucose-6-PGlucose-1-P

Glukoza-6-P > Glikoliza

Sinteza laktoze

UDP galaktoza reaguje sa glukozom pod djelovanjem laktoza sintetaze u mlijenoj lijezdi i nastaje laktoza u periodu laktacije

Enzim ima dva proteina:

A (galaktozil transferaza) i nekatalitiku subjedinicu B ( -laktalbumin). U prisutvu laktalbumina, galaktozil transferaza subjedinica se specifino izmjeni pa koristi glukozu da bi nastala laktoza. Ova sinteza se deava samo u mlijenoj lijezdi sinteza pod uticajem hormona u toku poroda)

Samo zajedno imaju sposobnost sinteze laktoze

Protein A sam katalizira reakciju (sinteza glikoproteina u tkivima):

UDP-galaktoza+N-acetil-glukozamin N-acetil-laktozamin+UDP

42

44

Page 6

21

METABOLIZAM AMINOEDERA

45

Sinteza heksozamina Glukoza osnovni monosaharid G-6-P fosfoheksoizomeraza F-6-P Glutamin (amidna grupa)+F-6-P glutamat+glukozamin-6-P

(ketoza u aldozu)

46

ProteoglikaniGlikozaminoglikani

manozamin galaktozamin

glukozamin-6-fosfat se acetilira sa acetil-CoA N-acetil glukozamin-6-P

Ishodina supstanca svih aminoederera i njihovih derivata.

47

SINTEZA GLUKURONSKE KISELINE

Proteoglikani

Sredinji dio molekule protein

Kovalentno vezani lanci glikozaminoglikana

Glikozaminoglikani ponavljajude disaharidne jedinice

Ponavljajuda jedinica sadri obino heksozamin i uronsku kiselinu,

esto su ove jedinice sulfatisane

Sinteza-vezanje edera na serin, treonin ili asparagin

eder se dodaje od UDP edera

49

Hijaluronska kiselina

Glukuronska kiselina i N acetil glukozamin 13 veza

Stanina migracija: embriogeneza, morfogeneza, zarastanje rana

50

Hondroitin sulfat

Glukuronska kiselina i N acetil galaktozamin 13 veza

Sinteza kosti, hrskavice, ronjae

51

Keratan i dermatan sulfat

Transparentnost ronjae

52

Heparin

(glukuronska kiselina i glukozamin; 14 veza)

Antikoagulans vee antitrombin III

53

REGULACIJA METABOLIZMA UGLJINIH HIDRATA

KONTROLA METABOLIZMA GLIKOGENA

54

sinteza i degradacija glikogena su kontrolisani:

-kovalentnom modifikacijom

-alosterikom regulacijom

-hormonalnom kontrolom

-Molekul glikogena se moe povedati ili smanjiti ovisno o potrebama delije, ali se nikada ne degradira kompletno

55

Proces sinteze i razgradnje glikogena se kontrolie nivoom cAMP u deliji. Viak cAMP se javlja u potrebi za energijom.

cAMP je sekundarni glasnik za mnoge hormone (adrenalin, noradrenalin i glukagon) Vezivanjem hormona za receptor pokrede se sinteza cAMP-pokrede se razgradnja Kada padne nivo hormona stimulacija razgradnje glikogena se prekida degradacijom cAMP u

5AMP djelovanjem fosfodiesteraze

56

Kovalentna modifikacija fosforilacija/defosforilacija

RAZGRADNJA- Fosforilaza ima dva oblika:

Fosforilaza je aktivna u fosforilisanom obliku- Fosforilaza a

U defosforilisanom obliku je neaktivna - Fosforilaza b

ova dva oblika prelaze jedan u drugi pod djelovanjem:

-fosforilaza kinaze - iz b u a formu

protein fosfataze I - iz a u b formu

Fosforilaza b je dimer aktivira se fosforilacijom serina svake subjedinice djelovanjem fosforilaza kinaze

Proces je reverzibilan i otklanjanjem fosfatne grupe djelovanjem protein fosfataze I

58

Alosterika regulacija

Konformacijske promjene enzima utiu na aktivnost i regulaciju

Glukozo-6-fosfataza++ sintaza (+) glikogeneza (viak supstrata).- - fosforilaza (-) glikogenoliza i (+) glikogeneza.

ATP

++ sintaza (+) glikogeneza

- - fosforilaza (-) glikogenoliza

Ca2+

++ fosforilaza kinaza (+) glikogen fosforilaza glikogenoliza

- miidna kontrakcija osloba. Ca fosforilaza glikogenoliza

(+) glukoza stvaranje ATP za miidnu kontrakciju

59

Hormonska regulacija

A. Inzulin

++ fofodiesteraza - cAMP - protein kinase++ protein fosfataza

1. Stimulira glikogenezub a forma glikogen sintaze (aktivacija)aktivacija glikogeneze u jetri i miidima

2. Inhibicija glikogeneze

a b forma glikogen fosforilaze (inaktivacija)

ovo vodi inaktivacije glikogen fosforilaze i

smanjenju glikogeneze u jetri i miidima

60

B. Glukagon u jetri i adrenalin u jetri i miidima

Oba hormona dovode do aktivacije adil ciklaze i povedanje cAMP. Time se povedava aktivnost protein kinaze.

Dolazi do konverzije:

a b forma glikogen fosforilaze - inaktivacija;

glukagon i adrenalin - - - glikogenezu

b a forma glikogen fosforilaze - aktivacija

glukagon i adrenalin +++ glikogenolizu

61

C. Hormon rasta i glukokortikoidi

+++ glukoneogeneza +++ G-6-P

G-6-P alosteriki glikogen sintaza-b ++glikogeneza

Hormon rasta i glukokortiokoidi aktiviraju glikogenezu

Regulacija u skladu sa nutritivnim statusom

U stanju sitosti:

glikogen sintaza se alosteriki (+) sa visokim konc G-6-P

glikogen fosforilaza se (-) sa G-6-P i ATP

(-) glikogenoliza i (+) glikogeneza deponovanje glukoze

U periodu gladovanja se smanjuje G6P i ATP pa (+) glikogenoliza i (-) glikogeneza obezbjeuju glukozu u krv.

62

FOSFORILAZA

MIIDI

aktivira:

-visoka koncentracija cAMP nastala napornim miinim radom to vodi razgradnji glikogena

inaktivira:

-visoka koncentracija ATP i G-6-P

JETRA

- inaktivira se glukozom

glikogen se razgrauje samo kad je nivo glukoze nizak63

Nizak nivo cAMP ukazuje da elija ima dovoljno energije na raspolaganju aktivira se glikogen sintaza tj sinteza glikogena

SINTEZA-Glikogen sintaza

Fosforilisana inaktivna B forma

Defosforilisana- aktivna A forma

Visoka koncentracija G-6-P aktivira glikogen sintazu A , stimulira sintezu glikogena

Enzim je inaktivan za vrijeme kontrakcije miida kada je nivo G-6-P nizak

64

Regulacija sinteze glikogena

inzulin poslije jela povedan, smanjuje sintezu cAMP-a u deliji, a aktivirajudi fosfodiesterazu i razlaganje cAMP i tako stimulira sintezu glikogena u jetri i miidima

Sintezu glikogena u jetri promoviraju:

I) U sitom stanju nizak je glukagon u krvi, cAMP kaskada inhibirana

II) Sinteza se povedava aktivacijom sintaze i visokim nivoom glukoze-inzulin

65

REGULACIJA GLIKEMIJE

Referentni raspon podruje 3,3-6,1 mmol/l

Uticaj ugljikohidrata iz prehrane: glukoza, fruktoza, galaktoza

Glukoneogenezom se sinetie glukoza koja djelovanjem fosfataze u jetri se oslobaa u cirkulaciju

Glikogen jetre

Organi: jetra, bubrezi

Hormoni: inzulin i njegovi antagonisti

66

JETRA U REGULACIJI GLIKEMIJE

Obezbjeuje normoglikemiju

Prihvata monosaharide apsorbovane iz crijeva

Otputa glukozu u cirkulaciju

Glikoneogeneza

Glikogen (u jetri oko 160 g glikogena)

Specifini enzimi u jetri su:

Glukokinaza

Enzimi glukoneogeneze

Glukozo-6-fosfataza

67

BUBREZI U REGULACIJI GLIKEMIJE

kod zdravih ljudi nema glukoze u mokradi

reapsorpcija-aktivan transport u tubulima uz utroak ATP

Glikozurija /prisustvo glukoze u urinu/-prevazien kapacitet za reapsorpciju

Bubreni prag ~ 8,3 mmol/l

69

Regulacija glikolize

Regulacija glikolize je centralno mjesto energetskog metabolizma.

Regulacija se odvija u jetri i u sranom miidu.

Proces glikolize je centralno mjesto katabolizma i anabolizma.

Reakcije glikolize su reverzibilne izuzev reakcija koje kataliziraju:

glukokinaza

fosfofruktokinaza

piruvat kinaza

Glikoliza je regulisana faktorima koji kontroliu aktivnost kljunih enzima katalizatora 3 ireverzibilne reakcije.

70

Regulacija glikolize u skladu sa energetskim zahtjevima elija

Svaka delija regulie glikolizu u skladu sa nivoom potronje ATP-a:

Visok nivo AMP (velika potronja ATP)

Fosfo-frukto kinaza +++ (aktivacija glikolize)

Visok nivo ATP (niska potronja ATP)

Fosfo-frukto kinaza - - - (inhibicija glikolize)

71

Regulacija hormonima Postprandijalna hiperglikemija uzrokuje

+++ inzulin

- - - glukagon i adrenalin

INZULIN:

+++ sve puteve iskoritavanja glukoze

+++ glikolizu inducirajudi sintezu, aktivaciju svih glikolitikih kljunih enzima (GK, PFK, PK)

GLUKAGON:

Inhibira glikolizu djelujudi kao represor i inaktivator kljunih enzima glikolize.

72

Energetski prinos glikolizekompletna oksidacija glukoze = 38 ATP

Anaerobna glikoliza isti prinos je 2 ATP.

Aerobna glikoliza

2 ATP direktno

6 ATP indirektno oksidacijom 2 NADH

Ukupno 8 ATP

75

Piruvat dehidrogenaza kompleks

NADH + H+

Za svaki hidrogen kroz ETC producira 3 ATP X 2 (2 piruvata) = 6 ATP

76

Krebsov Citratni ciklus

12 ATP po piruvatu X 2 = 24 ATP

77

Glucose 2 puruvate

2 NADH

2 oxaloacetate

4 ATP

6 ATP

6 ATP

6 ATP

6 ATP

3x2=6 NADH+H+

1x2=2 FADH2 1x2=2 ATP

2x2=4 CO2

Regulacija Krebsovog citratnog ciklusa

1. Regulacija u skladu sa energetskim statusom delije

NADH/NAD i ATP/ADP (ako nije potrebna veda produkcija energije ciklus se inhibira i obratno).

Krebsov ciklus je inhibiran u anaerobnim uslovima jer je respiratorni ranac inhibiran

2. Regulacija u skladu sa dostupnosti supstrata

+++ acetil CoA i oksalacetat +++ ciklus

+++ citrat i sukcinil CoA (intermedijeri) inhibicija ciklusa

78

REGULACIJA GLUKOZE U KRVI

etiri faktora vana za regulaciju nivoa glukoze u krvi:

Gastrointestinalni trakt

Jetra

Bubrezi

Hormoni

79

Gastrointestinalni trakt Kontrolie nivo apsorpcije glukoze. Maksimalna koliina

glukoze koja se moe apsorbovati je 1 g/kg tjelesne teine. Prosjena osoba 70 kg 70 g glukoze /sat.

Glukoza uzeta oralno stimulie snanije luenje inzulina nego intravenski data glukoza (zbog sekrecije glukagonu-slinih supstanci u crijevima, to stimulie pankreas na sekreciju inzulina).

Jetra Regulie nivo glukoze u krvi:

Povedanje konc. glukoze u krvi jetra kontrolie i sniava je: oksidacijom glukoze, glikogenezom i lipogenezom

Snienje konc. glukoze - jetra kontrolie i povedava je glikogenolizom i glukoneogenezom.

80

Bubrezi

Glukoza se filtrira u urin preko bubrega, a zatim kompletno reapsorbira u tubulima. Kad koncentracija glukoze pree bubeni prag reapsorpcije izluuje se kao glikozurija.

Hormoni

Inzulin stimulira unos glukoze u stanice i sintezu glikogena kada je glukoza u krvi poviena.

Sniava koncentraciju glukoze u krvi procesima:+++ oksidacija glukoze; +++ glikogeneza; +++ lipogeneza--- glikoneogeneza; --- glikogenoliza;

Glukagon povedava koncentraciju glukoze stimulacijom glikogenolize u jetri

81

Adrenalin (jetra i miid) i glukagon (jetra) konc glukoze povedavajudi glikoneogenezu i glikogenolizu u jetri i miidima

Tiroksin koncentraciju glukoze povedavaj apsorpciju glukoze u tankom crijevu; stimulacijom glukoneogeneze i glikogenolize; inhibicijom glikogeneze.

ACTH- indirektno preko nadbubrega posredstvom glikokortikoida (kortizol) povedava koncentraciju glukoze. Smanjuje iskoritavanje glukoze u ekstrahepatinim tkivima ubrzava glikoneogenezu iz amino kiselina aktiviranjem aminotransferaza

Hormon rasta koncentraciju glukoze u krvi stimulacijom glukoneogenze; smanjuje iskoritavanje glukoze u miidima (dijabetogeni efekat)

82

Uinci glukagona su specifini za jetru

Miidi za razliku od jetre, nemaju receptora za glukagon.

85

POREMEDAJ METABOLIZMA UGLJINIH HIDRATA

86

Glikogenoze

87

(bolesti nakupljanja glikogena)

Velika je lista uroenih greaka metabolizma koje su obiljeene prekomjernim stvaranjem i odlaganjem vedeg broja makromolekularnih tvari u tjelesnim tkivima.

Genetski uvjetovane bolesti znae nedostatak nekog specifinog enzima zbog ega je blokiran metaboliki put,

Posljedica je gomilanje normalnih metabolita ili povedana sinteza abnormalnih produkata putem nekog biosintetskog skretanja.

Nasljeivanje je gotovo uvijek recesivno, premda je naen manji broj dominantno nasljednih oblika i nekoliko vezanih uz spol.

Recesivna obiljeja postaju manifestna samo kod homozigota.

88

Tip I (von Gierkeova bolest)

nakupljanje glikogena u jetri i bubrezima- hepatorenalni oblik deficit mikrosomskog enzima glukozo-6-fosfataze, glukoza ne moe biti mobilizirana iz glikogena. pojava konvulzija u prvoj godini ivota zbog hipoglikemije.Zbog poremedaja metabolizma glukoze moe se javiti hiperlipemija koja dovodi do ksantomskih odlaganja.Hepatomegalija je posljedica odlaganja glikogena i masti u hepatocitima.Depoziti glikogena uzrokuju vakuolizaciju epitelnih stanica bubrenih tubula po itavoj kori,uzrokujudi nefromegaliju.

90

Tip II (Pompeova bolest)

nakupljanja glikogena u popreno-prugastoj muskulaturi, uglavnom srcu -kardijalna glikogenoza.Nedostaje lizozomski enzim glukozidaza koja je ukljuena u u hidroliziranje vanjskih grana glikogena u slobodnu glukozu, a isto tako i u hidroliziranje maltoze.u miidnim stanicama skeletne muskulature i srca nakuplja se glikogen preteno unutar baloniranih lizozoma koji u svjetlosnom mikroskopu izgledaju kao svijetle vakuole.Ovo je najtea varijanta glikogenoze i obino osoba umre za vrijeme prve godine ivota.Glavne klinike manifestacije su miidna slabost, povedanje srca i progresivna srana insuficijencija.

91

Tip III (Corri - eva bolest)

autosomno recesivno, a obiljeena je nedostatkom amilo-1,6-glukozidaze

Taj defekt blokira razgradnju glikogena iza take grananja pa je odloeni glikogen abnormalne strukture.

Abnormalni glikogen se nalazi u jetri, bubrezima, srcu, skeletnoj muskulaturi i leukocitima.

92

Tip IV (Andersenova bolest)

Jedan je od najsmrtonosnijih oblika glikogenoze te gotovo uvijek uzrokuje smrt u djetinjstvu.

nedostatku enzima grananja amilo-1,4-1,6 transglukozidaze koji je potreban za stvaranje taki grananja u glikogenu.

Kao posljedica toga stvaraju se izduene molekule koje podsjedaju na biljne amilopektine.

Abnormalni glikogen se nakuplja u jetri, slezeni, limfnim vorovima i sluznici crijeva. Zbog razvijanja difuzne portalne ciroze djeca ved u najranijoj dobi umiru zbog zatajivanja jetre.

93

Tip V (McArdleov sindrom)

upadljiva slabost miida rano u ivotu. Osnovni je defekt nedostatak miine fosforilaze koja katalizira cijepanje -1,4 glikozidnih veza. Glikogen se nakuplja u poprenoprugastoj muskulaturi,a istodobno postoji nesposobnost da se oslobodi glukoza, to dovodi do duboke motorne slabosti nakon kradih intervala fizike aktivnosti bolesnika.

94

Tip VI (Hersova bolest)

nedostatak jetrene fosforilaze koje je ukljuena u katalizu glikogenaHepatomegalija uz hipoglikemiju. Za razliku od drugih ovaj tip moe biti vezan uz spol.Smatra se da ovoj djeci nedostaje aktivacija ili regulacija puteva koji dovode do sinteze jetrene fosforilaze.

95

Tip VII

To je glikogenoza miida u kojoj nedostaje enzim fosfofruktokinaza, nedostaje i u eritrocitima, pa je uzrok smanjenog vijeka eritrocita.

Po klinikom ispoljavanju ova glikogenoza ne razlikuje se od tipa V.

Tip VIII

U ovom tipu u jetri nedostaje kinaza fosforilaze. Zbog toga se kao i u tipu VI, u jetri se nagomilava glikogen, izazivajudi uveanje jetre. Bolest ima benigni karakter,jer u jetri postoji glikogenoliza koja je vrlo usporena.

96

INTOLERANCIJA LAKTOZE

bol, munina, nadutost

Niska koncentracija laktaze

Djelovanjem bakterija- laktat i gasovi

Osmotski efekat-dijareja

Aktivnost laktaze opada tokom ivota, 5-7 godine dosegne nivo kod odraslog

Adultna hipolaktazija-normalno stanje kod vedine stanovnitva

Fenotip postojane laktaze-sjeverna Evropa, nomadska plemena saharske Afrike-tokom cijelog ivota isti nivo laktaze

97

Intolerancija fruktoze

Kada se unese previe fruktoze zdrave osobe Fruktoza-1-P aldolaza (aldolaza B; utie na brzinu

reakcije) Pokazuje znatno niu aktivnost prema F-1-P u odnosu na

F-1.6 DP Brzina je vrlo mala. Kada se unese previe fruktoze, nagomilava se i sporo

ukljui u glikolizu

Fruktoza-1-P aldolaza deficit (Genetski deficit) Uroena nepodnoljivost fruktoze-metabolizam ide u pravcu

F-1,6 difosfata

98

99

Galaktozemija

Nasljedna bolest, autosomno recesivno se nasljeuje Osobe ne mogu metabolizirati galaktozu Nedostatak galaktozo-1-fosfat uridil transferaze U krvi galaktoza, nagomilavanje galaktozo-1 fosfata u tkivima. Nakuplja se galaktitol.

Terapija Ishrana bez galaktoze(povlaenje svih simptoma osim mentalne ratardacije)

katarakta

100

C

C

C

OHH

OH

HHO

C HHO

C OHH

CH2OH

CH2OH

C

C

OHH

HHO

C HHO

C OHH

CH2OH

NAD(P)H NAD(P)+

Galactose Galactitol

Diabetes Mellitus

Oslabljeno signaliziranje inzulinom rezultira visokim nivoom glukoze

u krvi

Klasini simptomi : poliurija, polidipsija , polifagija

Kod odraslih, dva tipa

Tip 1: Inzulinski deficit, obino destrukcija -stanica

Tip 2: Inzulinska rezistencija, obino defekt u inzulinskim receptorima

Tretman

Tip 1 : inzulin

Tip 2 : smanjenje teine i povedanje fizike aktivnosti

Hiperglikemija-rizik za KVB, insuficijencija bubrega, otedenje malih

krvnih sudova i nerava Molekularni mehanizam otedenja glikacija proteina

101

GLADOVANJE ILI DIJABETES MELITUS

103

Documents

Metabolizam UH